DE2730697A1

DE2730697A1 - Vorrichtung zum verbinden der enden einer hakenkette zu einer endloskette

Info

Publication number: DE2730697A1
Application number: DE19772730697
Authority: DE
Inventors: Stephen Carl Abel; Jeffrey Allen Carlson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-09-20
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1978-03-23
Also published as: AU509691B2; CA1053930A; FR2365065A1; US4060006A; JPS5352130A; JPS5520093B2; FR2365065B1; AU2832777A; GB1537435A

Description

Böblingen, 6. Juli 1977 heb-pi

Anmelderint

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen d. Anmelderin: BO 976 019

Vertreter:

Patentanwalt Dipl.-Ing. H. E. Böhmer 7030 Böblingen

Bezeichnung:

Vorrichtung zum Verbinden der Enden einer Hakenkette zu einer Endloskette

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Vorrichtung zum Verbinden der Enden einer Hakenkette zu einer Endloskette

Die Erfindung betrifft ganz allgemein angetriebene Leiterketten, wie sie als Antriebskette für die Sortierablage von Kopiergeräten benutzt werden und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen der freiliegenden Kabelenden einer im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Hakenkette zur Herstellung einer Endloskette.

Beschreibung des Standes der Technik

Bisher hat man verschiedene Verfahren zum Kuppeln der freilie-.genden Kabelenden im wesentlichen aus Kunststoff bestehender angetriebener Hakenketten benutzt. Dabei hat man beispielsweise Schutzgasschweißen mit Wolfram und Elektronenstrahlschweißen sowie Epoxydharz als Bindemittel sowie aufgepreßte Vernchluß- ; ringe benutzt. Unabhängig von den wünschenswerten r.i.genscl^.ften jedes dieser Verfahren gibt es immer noch große Schwierigkeiten, die bis jetzt nur schwer ausgeräumt werden konnten.

I So hat beispielsweise eine metallographische Untersuchung von unter Schutzgasatmosphäre mit Wolfram verschweißten oder mit Elektronenstrahl verschweißten Hakenketten, d.h. die Untersuchung der Trennfläche zwischen den verschiedenen Stahlkabeln und den Kettenquergliedern eine ausgedehnte Rekristallisation, Zunahme der Korngrößen und Netzwerke von an den Korngrenzen ausgeschiedenem Kohlenstoff in einer merklichen Zone rund in die Schweißnaht offenbart. Diese große, durch die Hitze beeinträchtigte Zone war im wesentlichen auf überlange Schweißzeiten zurückzuführen. Es wurde festgestellt, daß sich diese überhitzte Zone in dem Stahlkabel von der Schweißnaht über eine Strecke auedehnte, die etwa mit dem Durchmesser des ver- i wendeten Kabele, also etwa 0,76 mm, vergleichbar war. Man hat !

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daher versucht, die Schweißdauer durch Erhöhung der Schweißströme herabzusetzen.

Obgleich eine metallographische Untersuchung auch dieses Verfahrens eine geringe Abnahme der Länge der überhitzten Zone offenbarte, war doch keine merkliche Verringerung der Rekristallisation, der Zunahme der Korngröße oder des Grades der Karbidausscheidung an den Korngrenzen in dieser Zone feststellbar. Zusätzlich dazu ergab nach einer statischen und dynamischen Beanspruchungsprüfung eine Untersuchung der Bruch- :flächen durch ein Rasterelektronenmikroskop vorzugsweise Sprödigkeits- und Ermüdungsbrüche in vielen Drähten des Kabels Außerdem enthielten viele Oberflächen, d.h. zwischen der 'Schweißnaht, dem Kabel und dem Kettenquerglied gebrochene oder gerissene Drähte längs der äußeren Kanten des Kabels, die typisch für eine Materialermüdung sind. Es wurde ferner festgestellt, daß Sprödigkeits- und Ermüdungsbrüche durch die Zersetzung des Kabelschmiermittels und der Reste des Kunststoffmantels während des Schweißvorganges beträchtlich erhöht wurden, wodurch sich ein überreichliches Angebot an Kohlenstoffatomen ergab, das die Ausscheidung von Karbid an den Korngrenzen erhöhte.

Da eine genaue überwachung und Optimierung der primären Schweif parameter, wie hier gezeigt, erforderlich ist, wenn man eine Schutzgasschweißung mit NoIf ram oder eine Elektronenstrahlschweißung vornimmt, wurden somit diese Verfahren für eine Verbindung der Kabelenden einer im wesentlichen aus Kunst stoff bestehenden Hakenkette zur Herstellung einer endlosen Kette für «τ>κ»>««ι«κκ»<» erachtet. Obgleich sich die Lebensdauer des Kabele dadurch OT*Hfiln»ii läßt, daß man vor dem fi^rliwo Ifivm * ' gang durch Reinigungsverfahren das Schmiermittel und die Reste ^! des Kunststoffmantels von dem Kabel entfernt, wenn des Kabel

statischen und dynamischen lugspanmmgsprfirungen unterworfen wird, so erkennt man schon daraus, wie nötig ein neues Ver—

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fahren zur Herstellung von endlosen Hakenketten mit langer Lebensdauer ist, bei der eine derartig komplizierte überwachung, Optimierungsverfahren und zusätzliche Reinigungsverfahren bei der Herstellung nicht mehr erforderlich sind. Während Sprödigkeits- und ErmüdungsbrUche für die obengenannten Schweißverfahren typisch sind, ist das Ausreißen des Kabels für das bekannte Oxidharz-Bindeverfahren kennzeichnend. Bei diesem Verfahren ergab sich ein Abscheren an der Trennfläche zwischen Epoxydharz und Kabel. Typische Reißlasten lagen zwischen 11,34 kp und 34 kp, und es wurde eine Belastung mit einer dynamischen Antriebskraft von 33,9 Ncm zur Prüfung dieses Verfahrens, wie auch zur Prüfung der vorher beschriebenen Schweißverfahren angewandt. Es wurde festgestellt, daß bei jedem Verfahren der Ausziehtest 'ziemlich gut bestanden wurde, daß die so hergestellten Ver- ! bindungen jedoch den stärkeren Belastungen durch dynamische Antriebskräfte bereits nach weniger als 36 Stunden Dauerbelastung nicht standhielten.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Verbindung der Kabelenden mit Epoxydharz bestand in der Schwierigkeit, das Fließen des Epoxydharzes vor der Aushärtung zu begrenzen, während gleichzeitig der richtige Abstand, d.h. die Lage des Stahlkabels in bezug auf die Kettenquerglieder aufrechterhalten wurde. Es ist daher notwendig« das Ausreißen der Kabel aufgrund stati- ;scher oder dynamischer Belastung zu verhindern, während gleichzeitig einfache Herstellungsverfahren beibehalten werden sollen, mit denen die freiliegenden Kabelenden einer solchen Hakenkette zur Herstellung einer Endloskette miteinander verbunden werden können. ;

Ein weiteres aus dem Stande der Technik bekanntes Verfahren ^: besteht darin, daß nan einen konischen Körper rund um das Ka-

bei herum herstellt, der genau in eine sich verjüngende Boh- , rung des Kettenquergliedes paßt. Obgleich dieses Verfahren Im !

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Betrieb den bei statischen und dynamischen Prüfungen auftretenden Kräften zu widerstehen schien, wurden doch einige Schwierigkeiten festgestellt. Diese Schwierigkeiten waren folgende:

1. Langsamer und schwieriger Zusammenbau;

2. ungleichmäßige Kegelbildung um das Kabel herum;

3. Trennung der äußeren Drähte des Kabels während der Bildung I des Kegels und

4. die Unmöglichkeit, ständig gleichartige Kegel mit den richtigen Toleranzen zwischen den Kettenguerg1ledern herzustellen.

Es ergibt sich daher die Notwenigkeit für ein neues Verfahren für eine Verbindung der freiliegenden metallischen Kabelenden einer im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Hakenkette, ' die als Antriebskette in einer Sortieranlage eingesetzt wird, die im Betrieb sowohl den dabei auftretenden statischen und dynamischen Kräften zu widerstehen vermag und die sich rasch und einfach zusammenbauen läßt, und beim Zusammenbau nicht nur Gleichförmigkeit sondern auch gleichförmigen Abstand zwischen ' den Kettenquergliedern sicherstellt. j

Es gab zwar einige Fortschritte im Stand der Technik zur Verbindung freiliegender Enden von praktisch aus Kunststoff bestehenden Hakenketten zur Herstellung einer Endloskette. Soweit bisher festgestellt werden konnte, ist in keiner der Offenbahrungen des Standes der Technik eine Vorrichtung oder ein Verfahren bekannt geworden, das alle Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung enthält.

Daraue läßt sich somit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ableiten, nämlich die Beseitigung bisher erforderlicher genauer überwachung, Optimierung und Reinigungsverfahren bei gleichzeitiger Verbesserung bei der Herstellung einer solchen Hackenkette mit langer Lebensdauer. Dabei soll insbesondere das auf statische und dynamische Belastung zurückzuführende

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Ausreißen des Kabels beseitigt werden, während gleichzeitig ein einfaches Herstellungsverfahren beibehalten wird, mit dessen Hilfe die freiliegenden Kabelenden einer im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Hakenkette zur Herstellung einer Endloskette mit Hilfe einer neuartigen Kettenkupplung verbunden werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Kern der Erfindung besteht dabei aus einer Kettenkupplung, die aus einem Paar Kettenkupplungsgliedern aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem Material besteht und etwa die Form bisher bekannter, aus Kunststoff bestehender Kettenquer c; Her er dor zuvor erwähnten, im wesentliche aus Kunststoff bestehenden Hakenkette besitzt, wobei jedes Kettenkupplungsglied eine Anzahl von Bohrungen aufweist, wobei zwei dieser Bohrungen zur Aufnahme des Kabels bestimmt sind, symmetrisch zueinander und senkrecht zur Längsausdehnung der Kettenkupplung angeordnet sind und einen Abstand zueinander aufweisen, der dem Abstand !der freiliegenden Kabelenden einer Hakenkette zur Aufnahme dieser metallischen Kabelenden dient. Ferner sind auf jeder Seite jedes Kettenkupplungsgliedes Bohrungen vorgesehen, die die für die Aufnahme der Kabel bestimmten Bohrungen durchsetzen und die der Aufnahme von Kupplungsstiften aus Messing oder einem ähnlichen Material dienen, welche unter Anwendung von Kraft in die Bohrung eingetrieben werden, wodurch die freiliegenden Kabelenden in dem Hauptkupplungsglied festgelegt werden. Ferner sind ein Paar von Kupplungslaschen aus Stahl oder ähnlichem Material mit mehreren Bohrungen zum Umklammern und Halten der Kettenkupplungeglieder in einer Position vorgesehen, die der Position benachbarter Kettenguerglieder der Hakenkette entspricht sowie durch eine Anzahl von Sprengringen, mit deren Hilfe die Kupplungslaschen an den Kettenkupplungsgliedern festgehalten werden, wodurch insgesamt die Kettenkupplung ge-

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bildet und damit eine Endloskette hergestellt wird.

Das Herstellungsverfahren für die Herstellung einer solchen Endloshakenkette besteht darin, daß die freiliegenden metallischen Kabelenden einer im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Hakenkette mit je einem Kettenkupplungsglied zur Herstellung einer endlosen Hakenkette verbunden werden, die sowohl die statischen als auch die dynamischen Belastungen, wie sie bei in Sortierfachablagen von Kopiergeräten benutzten Antriebsketten auftreten, aushalten. Das neuartige Verfahren besteht darin, daß unter einer genau bemessenen Kraft die von der Seite her einzuführenden, aus Messing oder einem ähnlichen Material bestehenden Kupplungsstifte in die Bohrungen der Kettenkupplungsglieder eingetrieben werden, wodurch die freilie- ; genden metallischen Kabelenden der Hakenkette in den Kettenkupplungsgliedern festgelegt werden. Dieses Festlegen geschieht dadurch, daß nach dem Eintreiben der Kupplungsstifte die Enden dieser Stifte um das Kabel herumfließen und die freiliegenden metallischen Enden des Kabels gegen die Seitenwände der Kabelbohrungen teilweise zusammenpressen, so daß sich im wesentlichen eine molekulare Verbindung ergibt. i

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Durch* messer der Kupplungsstifte geringfügig größer, jedoch niemals , kleiner als die Durchmesser der freiliegenden metallischen Ka-i beienden und aus einem Material, das ausreichend weicher ist ' als das Material der Kettenkupplungsglieder oder der freiliegenden Kabelenden, so daß das Metall unter Anwendung aus- < reichend hoher Kräfte um die freiliegenden Kabelenden herum- j zufließen vermag. Wenn eines der obengenannten Kriterien nicht: erfüllt ist, dann bewirkt die Kupplungsvorrichtung lediglich i ein Zusammendrücken der freiliegenden metallischen Kabelenden j gegen die Wandungen der Kabelbohrungen. Die Betriebslebensdauer wird dadurch herabgesetzt, da die freiliegenden metalIi-

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sehen Kabelenden aus einer Ansammlung teilweise freiliegender Drähte In einen halbstarren Körper umgeformt werden. Als letzter Verfahrensschritt werden dann die beiden Kettenkupplungsglieder durch mit Bohrungen versehene Laschen und aufgesetzte Sprengringe zur Herstellung einer endlosen Hakenkette zusammengefügt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels In Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen.

In den Zeichnungen zeigt:

Flg. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kettenkupplung für eine endlose Hakenkette,

Fign. 2a bis 2c Teilschnittansichten zur Darstellung der Befestigung eines freiliegenden metallischen Kabelendes an einem Kettenkupplungsglied und

Flg. 3 eine weitere Teilschnittansicht zur Darstellung, wie der Sperrstift um das freiliegende metallische Kabelende herumfließt und damit praktisch eine molekulare Bindung herstellt.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Fig. 1 zeigt eine Im wesentlichen aus Kunststoff bestehende

endlose Hakenkette 10 mit einer Kettenkupplung 12, einer

Anzahl aus Kunststoff bestehender Kettenquerglieder 14

und einer Anzahl aus Kunststoff bestehender Abstandsstücke 16, die vorzugsweise mit den Kettenguergliedern aus einem

Stück bestehen, sowie ein Paar verlitzter Kabel 18 und 20, die

von den aus Kunststoff bestehenden Kettenquerglledern und Ab- BO 976 019

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Standsstücken umhüllt werden.

Die freiliegenden metallischen Enden 18a und 20a der Kabel 18 bzw. 20 sind mit einem ersten Kettenkupplungsglied 22 der Kettenkupplung 12 durch Kabelbohrungen 24 und 26 verbunden. Das erste Kettenkupplungsglied 22 weist außerdem eine Schulter 28 und eine Ringnut 30 zur Aufnahme einer Kupplungslasche und eine seitlich angebrachte Bohrung 32 zum Einführen eines Kupplungsstiftes 34 auf. Das andere Ende des ersten Kettenkupplungsgliedes, das in Fig. 1 nicht vollständig zu erkennen ist, ist gleichartig aufgebaut. '

Ein zweites Kettenkupplungsglied 36, das genauso aufgebaut ist wie das erste Kettenkupplungsglied 22, weist ebenfalls eine rundum laufende ringförmige Schulter 38, eine rundum laufende Ringnut 40 und eine seitliche Bohrung 42 zur Aufnahme eines Kupplungsstiftes 44 auf. Die gegenüberliegende Seite des zweiten Kettenkupplungsgliedes ist genauso aufgebaut.

Kupplungslaschen 46 und 46a lassen sich über die Schultern 28 und 36 des ersten bzw. zweiten Kettenkupplungsgliedes schieben und definieren damit einen Abstand, der dem Abstand benachbarter Kettenquerglieder entspricht. Ferner sind eine . Anzahl von Sprengringen 48, 48a, 50, 50a vorgesehen, mit denen die Kupplungslaschen an den Kettenkupplungsgliedern 22 und 36 festgehalten werden können, so daß sich damit eine praktisch endlose, im wesentlichen aus Kunststoff bestehende, leiter-

förmige Hakenkette 10 ergibt. ;

Wie ferner aus Fig. 1 zu erkennen, weisen die Kettenkupplungsglieder 22 und 36 an die Kettenzahnräder angepaßte, ilalaufende j Oberflächen 52 und 54 auf, deren Durchmesser dem Durchmesser der aus Kunststoff bestehenden Kettenglieder 14 entspricht.

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Der Verriegelungsmechanismus der Erfindung läßt sich am besten aus einer zusammenfassenden Betrachtung der Flgn. 2a, 2b und 2c erkennen« In denen das erfinderische Verfahren dargestellt 1st. Somit wird das freiliegende metallische Kabelende 18a In eine Kabelbohrung 24 des ersten Kettenkupplungsgliedes 22 eingeschoben. Dann wird in die seitlich angebrachte Bohrung 32 ein Kupplungestift 34 eingetrieben und durch ein geeignetes Werkzeug 56 gegen das freiliegende metallische Ende 18a des Kabels gepreßt. Durch eine genau bemessene/ auf das Werkzeug 56 einwirkende Kraft wird der Kupplungsstift 34 ausgelenkt und fließt um das freiliegende metallische Kabelende 18 herum und bildet damit im wesentlichen eine molekulare Bindung.

Fig. 3 zeigt dies noch deutlicher als Fig. 2. Hier ist eine Endansicht des freiliegenden Kabelendes 18a und des Kupplungsstiftes 34 nach dem Eintreiben gezeigt. Das verformte Ende des Kupplungsstiftes 34 fließt dabei gleichförmig um die einzelnen Drähte des freiliegenden metallischen Kabelendes 18a und bewirkt ein partielles Zusammenpressen der Drähte gegen die Wand der Bohrung 24.

Die Wirkungsweise der Erfindung wird aus der Tatsache verstände lieh, daß der Kupplungsstift 34 weicher ist, als das freiliegende Kabelende 18a oder die Wand der Kabelbohrung 24 und dahetf bei Anwendung einer genau bemessenen Kraft um das freiliegende' Ende 18a des metallischen Kabels herum und auch in seitlicher Richtung längs des Kabels fließen wird, wie dies die Fign. 2c und 3 zeigen. Die Auswahl des Materials für den Kupplungsstift 34 hängt dabei von der bei der statischen und dynamischen Prüfung aufgebrachten Kraft ab. Für Kupplungsstifte ge- ι eignetes Material sind daher in der Reihenfolge ihrer bevor- I zugten Anwendung eine Blei-Messing-Legierung, Aluminium, Magnesium und austenitischer rostfreier Stahl. Das Material \ sollte dabei für einen vorgegebenen Materialfluß eine sehr starke Verfestigung aufweisen. Das stellt sicher, daß dann,

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wenn das Material zu fließen beginnt, es härter wird und damit einem Herausziehen des Kabels unter Last einen größeren Widerstand entgegensetzt. Ebenso sollte das Material der Kettenkupplungsglieder und der darin befindlichen Bohrungen härter sein als das Material der Kupplungsstifte 34. Dadurch wird ein adequates Fließen des Materials rund um das Kabel und längs des Kabels mit einer praktisch minimalen Beschädigung des Kabels sichergestellt.

Für die Zwecke der Erfindung wurden zufriedenstellende Ergebnisse mit einer statischen Prüfkraft von als 11,34 kp und einer dynamischen Prüfkraft von 33,9 Ncm für 300 Stunden bei Verwendung von Kupplungsstiften aus verbleitem Messing mit Durchmessern zwischen 0,76 und 0,91 mm erzielt, die bis zu einer Härte von R_ » 50 bis 55 angelassen waren sowie mit Kettenkupplungsgliedern aus rostfreiem Stahl mit Kabelbohrungen und Kupplungsstiftbohrungen von 0,94 mm, die bis zu einer Härte von R_c ■ 55 bis 60 gehärtet waren, und unter Verwendung von aus rostfreiem Stahl bestehenden Kabeln mit einem Durchmesser von 0,76 mm und freiliegenden metallischen Enden der Kabel mit einer Härte zwischen Rg = 90 bis 100.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Kupplungsstift; 34 in Fig. 2b durch das Werkzeug 56 ausgeübte Kraft beträgt etwa 491 kp. Diese Kraft bewirkt, daß der Kupplungsstift 34 um etwa 0,51 mm ausgelenkt wird und um das metallische Kabelende 18a herum und längs diesem Ende fließt, wie dies in Fign. 2c und 3 dargestellt ist, wodurch eine im wesentlichen molekulare Bindung hergestellt wird. Eine metallographische Untersuchung bestätigte dies dadurch, daß ein Teil des Materials !des Kupplungsstiftes an dem Kabelmaterial haftete. Es wird ίangenommen, daß dieses Haften auf das verwendete Material, auf die Reibungskräfte und auf die zuvor erwähnte Eintreibkraft zurückzuführen ist, die offensichtlich ein gewisses Kaltschweißen verursacht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Verbinden der Enden einer Im wesentlichen aus Kunststoff bestehenden Hakenkette zu einer Endloskette, mit aus Kunststoff bestehenden Kettengliedern und zwischen den Kettengliedern angeordneten Abstandsstücken/ die in Längsrichtung der Hakenkette ein ί Stahlkabel umhüllen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kettenkupplung (12) aus zwei Kettenkupplungsgliedern (22, 36) vorgesehen ist, die in Längsrichtung der Kette verlaufende erste Bohrungen (24, 24) zur Aufnahme der blanken metallischen Enden (18a, 2Oa) der Stahlkabel (18, 20} sowie quer dazu verlaufende, in die ersten Bohrungen (24, 24) einmündende zweite Bohrungen (32, 42) zur Auf-

nähme von in diese Bohrungen mit solcher Kraft eintreib- ' baren Kupplungsstiften (34, 44) aufweist, daß sich zwischen den Kupplungsstiften und den blanken Enden der Kabel eine molekulare Bindung ergibt, und daß ferner die beiden Kettenkupplungsglieder an deren Enden durch aufschiebbare, durch Sprengringe (48, 5O) sicherbare Kupplungslaschen (46) miteinander lösbar verbunden sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Kupplungsstifte weicher ist als das Material der Stahlkabel und das Material der Kettenkupplungsglieder ·

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstifte aus bleihaltigem Messing, aus Aluminium, Magnesium oder austenitischem rostfreiem Stahl bestehen·

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Härte R₈ der Kupplungsstifte etwa 5O bis 55 beträgt, daß die Härte R_ der Kettenkupplungsglieder etwa

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55 bis 60 und daß die Härte R^ der blanken Enden des Stahlkabels etwa 90 bis 100 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kupplungsstifte (34) mindestens gleich dem Durchmesser der seitlichen Bohrungen (32, 42) 1st.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenkupplungsglieder aus rostfreiem Stahl bestehen.

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